מרגע שנשאת מלחם ביצע את הפיגוע בדיזנגוף ועד הרגע שהוא הגיע למקום מסתור ביישובו ערערה חלפו שעות בודדות ויקרות מפז בהן המשטרה ניסתה לתפוס אותו. פרטי החקירה שהותרו היום לפרסום מעלים שאלה גדולה סביב התנהלות המשטרה בטיפול באירוע. העובדה כי מלחם נטש מונית בדרך נמיר ועשה את דרכו הביתה בתחבורה ציבורית, מעלה את השאלה מדוע המשטרה התעקשה לאסור את פרסום פרטיו.

הכתבת הצבאית של רשת ב', כרמלה מנשה, חשפה היום (רביעי) כי למשטרה הגיעו שיחות שהיו יכולות לסיים את המצוד עוד באותו הערב ולחסוך למדינה שבוע של פניקה וחרדה ומיליוני שקלים על חיפושים. מהפרטים עולה כי מלחם עלה על אוטובוס שבו נסעו שתי צעירות לכיוון צפון. לאחר שהתיישב לצידן הן הבחינו בכתמי דם על חולצתו, ובתיק גב שבו הוא אחז בחוזקה. הוא עורר את חשדן והן ניגשו מיד אל הנהג כדי לשתף אותו בתחושתן. הנהג הרגיע אותן ואמר להן שהנוסע החשוד יורד ממילא בקרוב מהאוטובוס. 




שתי הצעירות שמעו את הנהג קורא למחבל ואומר לו "מכאן (התחנה הזו) אתה יכול לנסוע לואדי ערה, רד כאן". בשעה 20:00 ביום הפיגוע, האחיות ראו באמצעי התקשורת את תמונת המחבל וזיהו כי זהו הנוסע שישב לצידן ועורר את חשדן. הצעירות שיתפו את מעסיקן בחשד, ובשעה 20.00 הוא התקשר למוקד 100 של המשטרה. המשטרה אמרה לו "נחזור אליך", ומשראה בחצות שאיש לא פונה אליו, הוא התקשר בשנית ב-24:00 אל מוקד 100. במוקד המשטרה הפנו אותו למוקד 110. הוא המתין חצי שעה נוספת, ומשראה ששוב לא חוזרים לפנייתו הוא התייאש והלך לישון.



ביום ראשון, משראתה אחת האחיות כי המשטרה לא חוזרת לפניותיהן, היא פנתה בשלישית למשטרה, אך גם אז לא זכתה להתייחסות והופנתה שוב למוקד 110.

ביום שני היא התקשרה ברביעית, הפנו אותה למוקד 110, ומשם היא הופנתה אל משטרת זבולון (המשטרה הקרובה למקום מגוריה) לצורך טיפול בפנייתה. במשטרת זבולון השיבו לה: "אם לא חזרו אליך עד עכשיו – זה סימן שזה לא רלוונטי".






ממשטרת ישראל נמסר בתגובה: "השיחה התקבלה במוקד המשטרה שעות לאחר האירוע ולאחר שהצעירות ירדו מהאוטובוס וזאת כחלק מאלפי שיחות מוקד במשטרת ישראל שטופלו בהתאם למכלול משתנים ובהם אופי המידע שנמסר, מידת הרלוונטיות בעת קבלת הפניה ועוד. הפניה למוקד נבדקה ונמצא כי על אף אי הבהירות הרבה נעשו פעולות דוגמת איתור נהג האוטובוס ותשאול עדים רלוונטיים, כפי שנעשה בגין פניות רבות נוספות, לצורך חיזוק תמונת המצב והבנתה".

"מיד עם סיום המבצע ללכידת המחבל נשאת מלחם הורה מפכ״ל המשטרה, רנ״צ רוני אלשיך, על ביצוע תחקיר מקיף ומעמיק, בראשות ראש אג״מ, לבחינת תפקוד כלל היחידות והכוחות שפעלו במהלך המבצע, בתוך כך נבחן גם תפקוד המוקדים, המענה והטיפול שניתן לפניות אלפי האזרחים שהתקשרו. ממצאי התחקירים והלקחים לשימור ולשיפור לאחר שיוצגו ויאושרו, ילמדו ויאושרו כולל שיפורים טכנולוגיים נדרשים".